Strömung und Transport in Aterien

Die Analyse des Strömungsverhaltens und der Transportvorgänge in Blutgefäßen ist von großem Interesse für das Verständnis wesentlicher physiologischer und pathophysiologischer Prozesse. Die Bedeutung der Strömungseffekte und des Massetransportes in großen Arterien für die beantragten Forschungsarbeiten. Das Hauptanliegen des Forschungsvorhabens ist die anatomisch korrekte Modellierung von komplizierten, irregulären arteriellen Strömungsgebieten und die Simulation des Einflusses verschiedener Strömungsformen auf den Transport von gelösten Gasen und von Makromolekülen in den Arterien und in den Schichten der Arterienwand. Mit der Untersuchung verschiedener Einflüsse zusammenhängend bezieht sich ein wesentlicher Teil der beantragten Forschungsarbeiten auf die aus der Deformation der Blutgefäße resultierenden Effekte. Dies gilt sowohl für die infolge der mechanischen Arterienwandeigenschaften auftretenden Deformationen, als auch für die aus der Herzbewegung resultierende Dynamik der Koronargefäße. Bisherige Untersuchungen beziehen sich nur in sehr beschränktem Maße auf diese Abhängigkeiten. Die geometrischen Modelldaten (MRI-Daten, angiographische und intravaskuläre Ultraschalldaten) stehen im Rahmen von Kooperationen zur Verfügung. Die mathematische Modellierung der Prozesse führt zu Systemen gekoppelter partieller nichtlinearer Differentialgleichungen. Innovative Studien erfordern die Berücksichtigung der gegenseitigen Beeinflussungen der verschiedenen Systeme. Die Bewältigung dieser Aufgabe setzt beträchtliche numerische Entwicklungen voraus. Die Einbeziehung der komplexen durchwegs nichtlinearen Effekte und Koppelungen in die mathematische Modellbildung und numerische Simulation der Vorgänge soll zu einem vermehrten Verständnis des Ablaufes physiologischer und pathophysiologischer Prozesse führen. Die Durchführung der wesentlichen Forschungsarbeiten erfolgt im Rahmen einer EUREKA-Projekt Partnerschaft.